水泵的种类与原理及选型

水泵的分类、原理及选型
一、泵的类型
1、根据泵的工作原理和结构分：(见下页) 2、根据介质分： 清水泵、污水（污物）泵、油泵、耐腐蚀泵、 衬氟泵、排污泵等； 3、从使用安装方式分： 管道泵、液下泵、潜水泵等。
二、泵的适用范围和特性比较表
指标 离心泵
流 量
均匀性 稳定性 范围m3/h 特点 范围 特点 范围(最高点) 结构特点 1.6~30000
*流量很大，一台泵达不到此流量。
*对于需要有50%的备用率大型泵，可改两台较小的泵工作，两台备用（共三 台） *对某些大型泵，可选用70%流量要求的泵并联操作，不用备用泵，在一台泵 检修时，另一抬泵仍然承担生产上70%的输送。 *对需24小时连续不停运转的泵，应备用三台泵，运转，一台备用，一台 维 修。
2.离心泵型号的确定 （1）额定流量和扬程的确定 额定流量一般直接采用最大流量，如缺少最大流量值时，取正常 流量的1. 1 ～1.5倍。额定扬程一般取装置所需扬程的1.05 ～1.1倍。对 黏度＞20mm2/s或含固体颗粒的介质，需换算成输送清水时的额定流量 和扬程，再进行以下工作。 （2）查系列型图谱 按额定流量和扬程查出初步选择的泵型号，可能为1种，也可能为 2种以上。 （3）校核 按性能曲线校核泵的额定工作点是否落在泵的高效工作区内；校 核泵的装置汽蚀余量NPSHa-必需汽蚀余量NPSHr是否符合要求。当不 满足时，应采取有效措施加以实现。 当符合以上条件者有2种以上规格时，要选择综合指标高者为最终 选定的泵型号。具体可比较以下参数：效率（泵效率高者为优）、重量 （泵重量轻者为优）和价格（泵价格低者为优）。
四、泵类型的选择
泵的类型应根据装置的工艺参数、输送介质 的物理和化学性质、 操作周期和泵的结构特性等因素合理选择。（见下页） 离心泵具有结构简单，输液无脉动，流量调节简单等优点，因 此除以下情况外，应尽可能选用离心泵。 （1）有计量要求时，选用计量泵。 （2）扬程要求很高，流量很小无合适小流量高扬程离心泵可 选时，可选用往复泵；如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。 （3）扬程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。 （4）介质黏度较大（﹥650～1000mm2/s)时，可考虑选用转 子泵，如：螺杆泵或往复泵；黏度特别大时，可选用特殊设计的高黏 度螺杆泵和高黏度往复泵。 （5）介质含气量﹥5%，流量较小且黏度﹤37.4mm2/s时，可 选用旋涡泵。如允许流量有脉动，可选用往复泵。 （6）对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的 泵，如：自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、自吸式容积泵。
六、泵型号的确定
泵的类型、系列和材料选定后就可以根据泵厂提供的样本及有关资料 确定泵的型号。 1.容积式泵型号的确定 （1）工艺要求的额定流量Q和额定出口压力P的确定 额定流量Q一般直接采用最大流量，如缺少最大流量值时，取正常流 量的1. 1 ～1.5倍。额定出口压力P指泵出口可能出现的最大压力值。 （2）查容积泵样本或技术资料给出的流量[Q]和压力[P] 流量[Q]指容积式泵输出的最大流量。可通过旁路调节和改变行程等方 法达到工艺要求的流量。压力[P]指容积式泵允许的注意大出口压力。 （3）选型依据 符合以下条件者即为初步确定的泵型号。 流量Q≤ [Q]，且Q愈接近[Q]愈合理；压力P ≤[P]，且P愈接近[P]愈合 理； （4）校核泵的汽蚀余量NPSHr＜装置汽蚀余量NPSHa，如不合乎此 要求，需降低泵的安装高度，以提高NPSHa值；或向泵厂家提出要求，以降 低NPSHr值；或同时采用上述两方法，最终使NPSHr＜NPSHa —安全余量 S。 当符合以上条件泵不止一种时，应综合考虑选择效率高、价格低廉和 可靠性高的泵。
混流泵 轴流泵
离心 泵
旋涡 泵
容积 式泵
超出 范围
计量 泵
五、泵系列和材料的选择
泵的系列是指泵厂生产的同一类结构和用途的泵，如：IS型清 水泵，Y型油泵，ZA型化工流程泵，SJA型化工流程泵等。当泵的类 型确定后，就可以根据工艺参数和介质特性来选择泵系列和材料。 如确定选用离心泵后，可以进一步考虑如下项目： （1）根据介质特性决定选用哪种特性泵，如：清水泵、耐腐 蚀泵，或化工流程泵和杂质泵等。介质为剧毒、贵重或有放射性等不 允许泄露物质时，应考虑选用无泄漏泵（如：屏蔽泵、磁力泵）或带 有泄漏收集和泄漏报警装置的双端面机械密封。如介质为液化烃等易 挥发液体应选用低汽蚀余量蹦，如：筒型泵。 （2）根据现场安装条件选择卧式泵、立式泵（含液下泵管道 泵）。 （3）根据流量大小选用单吸泵、双吸泵、或小流量离心泵。 （4）根据扬程高低选用单级泵、多级泵，或高速离心泵等。 以上各项确定后可根据各类泵中不同系列泵的特点及生产厂的 条件，选择合适的泵系列及生产厂。
不恒定,随管路情况变化而变化 0.4~10 对应一定流量,只能对应一定扬程 10~2600m 2~20m 8~150m
扬 程
效 率
在设计点最高,偏离愈远,效率愈低 0.5~0.8 0.7~0.9 0.25~0.5
结构简单,造价低,体积小,重量轻,安装检修方 便
粘度较低的各 种介质(水) 适用范围
特别适用于大 流量,低扬程, 粘度较低的介 质
九、联轴器及其选用
泵用联轴器一般选用挠性联轴器，目的是传 递功率，补偿泵轴与电机轴的相对位移，减低对 联轴器安装的精确对中要求，缓和冲击，改变轴 系的自振频率和避免发生危害性振动等。 泵常用联轴器有： 1.爪型弹性联轴器 2.弹性柱销联轴器 3.膜片联轴器 4.液力偶合器
1.爪型弹性联轴器 又称弹性块联轴器，其特点：体积小，重量轻，结构简单， 安装方便，价格廉价，常用于小功率及不太重要的场合。
图1：泵类型选择框图 （根据框图可以初步确定符合装置参 数和介质要求的泵类型）
计量要求
无 是 黏度﹥ 650mPa.s 否 是 H≤20m 否 否 含气量 ﹥ 5% 是 H≤150m 是 Q≤10m3/h 是 是 否 黏度≤ 37.4mPa.s 否 否 有 否 Q≤ 600m3/h 是
n=1450r/min n2=3.65nQ1/2/H3/4 是 n2>300 否
PK
Pa
KW
Pd—泵出口压力,MPa
t
Ps—泵入口压力,MPa
ηt—泵传动装置效率 K—原动机效率裕量系数
3.根据爆炸区域、防爆等级、电源和供 气情况等选择合适的原动机。
八、轴封形式的确定
轴封是防止泵轴与壳体处泄露而设置的密封装置。常用的轴封型式有： 填料密封、机械密封和动力密封。 往复泵的轴封通常是填料密封。当输送不允许泄漏介质时，可采用隔 膜式往复泵。旋转式泵（含叶片式泵、转子泵等）的轴封主要有填料密封、 机械密封和动力密封。 1.填料密封:结构简单、价格便宜、维护方便，但泄漏量大、功耗损失 大。因此填料密封用于输送一般介质，如水；一般不适用于石油及化工介质， 特别是不能用在贵重、易爆和有毒介质中。 2.机械密封:（也称端面密封）密封效果好，泄漏量很小，寿命长，但 价格贵，加工安装维护保养比一般密封要求高。 机械密封适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀 性和含颗粒的介质。 3.动力密封:分为背叶片密封和副叶轮密封两类。泵工作时靠背叶片 （或副叶轮）的离心力作用使洲风处的介质压力下降至常压或负压状态，使 泵在使用过程中不泄漏。停车时离心力消失，靠背叶片（或副叶轮）的密封 作用失效，这时靠停车密封装置起到密封作用。 与背叶片（或副叶轮）配套的停车密封装置中较多采用填料密封。 动力密封性能可靠，价格便宜，维护方便，适用于输送含有固体颗粒 较多的介质。缺点：功率损失较机械密封大，切其停车密封装置的寿命较短。
三、泵选型条件
1.输送介质的物理化学性能 输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时 需要考虑的重要因素。｛介质名称、介质特性（腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、 固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、汽化压力、气体含量、是否结晶等｝ 2.工艺参数 （选型重要依据） (1)流量Q:工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给 出正常、最小和最大流量。 泵数据表是上往往只给出泵的正常和额定流量。选泵时，要求额定流 量不小于装置的最大流量或取正常流量的1.1～1.15倍。 (2)扬程H:工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定 扬程为装置所需扬程的1.05 ～1.1倍。 (3)进口压力Ps和出口压力Pd:进、指泵进出接管法兰处的压力，进出 口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封的要求。 (4)温度T:泵进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、 最低和最高温度。 (5)装置汽蚀余量NPSHa:有效汽蚀余量 (6)操作状态:操作状态分连续操作和间歇操作两种。
特别适用于 小流量,较高 压力的低粘 度清洁介质
适用于高压力,小 适用于中低 流量的清洁介质( 压力,中小流 量, 尤其适 含悬浮液或要求 完全无泄漏可用 用于粘度高 的介质 隔膜泵)
三、水泵的工作原理(叶片泵)
1、离心泵的工作原理 水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水 泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的 作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗 壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气 压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而 吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。 离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的 离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心 泵。
七、原动机功率的确定
1.泵的轴功率Pa计算 HQ (1)叶片式泵 P
a
H—泵的额定扬程,m
102
KW
Q—泵的额定流量,m3/s
ρ—介质密度,kg/m3 η—泵额定工况下的效率
Pa—泵额定工况下的轴功 率,KW
(2)容积式泵
105 ( Pd PS )Q KW Pa 102
2.原动机的配用功率
泵的台数和备用率
—般水泵大中型泵站台数以4～8台为宜。中小型泵站以３～６台为宜，小型 泵站以２～３台为宜， 对正常运转的泵，一般只用一台，因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当， （指扬程、流量相同），大泵效率高于小泵，故从节能角度讲宁可选一台大泵， 而不用两台小泵，但遇有下列情况时，可考虑两台泵并联工作：
叶片泵 轴流泵 均匀 150~245000
容积泵 旋涡泵 往复泵 不均匀 恒定 0~600 1~600 对应一定流量可以达到不同扬 程,由管路系统确定 0.2~100MPa 扬程高时效率降 低很少 0.7~0.85 结构复杂,振动大, 体积大,造价高 0.2~50MPa 扬程高时效 率降低很大 0.6~0.8 同叶片泵 转子泵 比较均匀
单级双吸离心泵结构原理图：
2、轴流泵的工作原理 轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用 叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转 时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。 轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由 于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不 断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的 旋转，水也就被连续压送到高处。 *轴流泵的一般特点 （1）水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、 轴相流出，因此称轴流泵。 （2）扬程低（1～13米）、流量大、效益高，适 于平原、湖区、河网区排灌。 （3）起动前不需灌水，操作简单。
轴流泵结构原Βιβλιοθήκη Baidu图：
3、混流泵的工作原理
由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和 轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既 有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则 以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和 管路把水提向高处。
混流泵结构原理图：
1、前泵盖 2、泵体 3、叶轮螺母 4、叶轮 5、后泵盖 6、机封压盖 7、机械密封组合 8、轴套 9、前轴承压盖 10、托架 11、泵轴 12、轴承盒 13、后轴承压盖
2.弹性柱销联轴器
弹性柱销联轴器以柱销与两半联轴器的凸缘相联，柱销的一端以圆 锥面和螺母与半联轴器凸缘上的锥形销孔形成固定装配，另一端带有弹 性套，装在另一半联轴器凸缘的柱孔销中。弹性套用橡胶制成。 弹性套柱销联轴器的特点：结构简单，安装方便，更换容易，尺寸 小，重量轻，传动扭矩大，广泛应用于各种旋转泵中。